Наведенное напряжение и его особенности

Проложенные в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) высоковольтные линии, безопасны для людей и животных, несмотря на значение напряжения, измеряемое цифрами с 3–4 нулями. Однако природа протекания электрического тока в проводнике такова, что вокруг него обязательно возникает электромагнитное поле. На любых токопроводящих предметах тут же появляется наведенное напряжение, которое может быть не менее опасным, чем потенциал источника.

Как оно возникает

Рассмотрим вполне рядовую ситуацию. Существует некая линия электропередач, на которой в данный момент отсутствует потенциал. Это может быть не введенная в эксплуатацию линия, либо действующий объект, на котором выполняются ремонтные работы. На любом из участков этого проводника может располагаться другая линия, либо электроустановка, через которую протекает электрический ток. Если проводники расположены параллельно, возникает эффект трансформатора: влияющая линия (находящаяся под напряжением), оказывает индуктивное воздействие на отключенную. Благодаря этому, через пассивный проводник начинает протекать электрический ток, и возникает разность потенциалов, которая может иметь значение, аналогичное напряжению в источнике.

Если обесточить любую из ЛЭМ на иллюстрации, то под влиянием соседних проводников (находящихся под напряжением), на отключенных проводах возникнет наведенное напряжение.

Если на пассивной линии начать работы, не предприняв особых мер безопасности, можно получить поражение электротоком, вплоть до летального исхода.

Две составляющих этого явления

1. Электростатика — потенциал образуется под влиянием именно электрического поля от источника, расположенного рядом. Максимальное воздействие проявляется в параллельно проложенных проводах, один из которых обесточен, а второй находится под напряжением. Степень наводки (возникающий в пассивном проводе потенциал) зависит от двух факторов: величина напряжения влияющего источника и расстояние от него до пассивного проводника. Получившуюся систему можно представить себе, как конденсатор (группу конденсаторов). Она формально может быть бесконечной, поскольку потенциал наводится по всей длине пассивного проводника.На иллюстрации синим цветом обозначен отключенный провод, красным — влияющий кабель. Конденсаторы изображены условно, в том числе по отношению к «земле»Для обеспечения безопасности достаточно заземлить отключенный проводник (физически соединить его с «землей»). Причем это соединение может быть в одной точке, вне зависимости от положения. Весь статический заряд будет «стекать» по заземлителю, и условия работы станут безопасными.Определение значения наведенного статического напряжения производится по формуле:Uст = k × Uраб

   Расшифровка величин:

   • Uст — напряжение, наведенное статическим электричеством;
   • Uраб — рабочее напряжение влияющего проводника;
   • k — коэффициент емкостного воздействия. Зависит от расстояния и конфигурации проводников. Его величину можно узнать в специализированных справочниках.
2. Электромагнитное наведенное напряжение. Это то самое «трансформаторное» явление, при котором магнитное поле переменной величины распространяется во все стороны от влияющего проводника. Поле возбуждает электроток в пассивном проводнике вне зависимости от наличия заземления. Почему? Смотрите на иллюстрацию.Ток нагрузки в красном проводнике возбуждает электромагнитное поле. Под его влиянием возникает ток аналогичной величины в синем проводнике. Если к нему присоединить заземлитель, все равно возникает замкнутый контур, в котором наводится ЭДС.В точке заземления потенциал будет нулевым, а в остальной части провода он увеличивается по мере отдаления от «земли». Соответственно, максимальное значение разницы потенциалов образуется на концах пассивного кабеля, то есть в точках отключения линии.

В чем опасность наведенного напряжения

Согласно Правил устройства электроустановок, значение выше 25 вольт представляет угрозу для здоровья человека. Но главная проблема вовсе не в наличии опасного напряжения. Линии, которые находятся под рабочим напряжением, при возникновении аварийной ситуации будут обесточены с помощью защитных устройств. А в случае с наведенным потенциалом, защита не сработает. Поэтому использование стандартных средств здесь не поможет.

Важно: Отсутствие рядом с линией электропередач явных проводников, находящихся под напряжением, не повод для расслабления. Аналогичную проблему создают любые электроустановки, на которые подведено питание.

Определение наведенного напряжения

Со статикой определились, формально можно вычислить значение ЭДС для каждого участка работы. Однако при наличии нормального заземления (по краям и в точке работ), опасность практически нулевая.

А вот с электромагнитным наведением придется потрудиться. Если участок относительно небольшой, можно просто замерять разницу потенциалов на концах пассивного проводника.

Важно: Измерения проводятся с соблюдением всех мер защиты, как на реально работающей электроустановке.

Разумеется, все измерения проводятся при наличии нормальной токовой загрузки влияющей линии. То есть при условиях, когда наведенное напряжение достигает максимального значения.

Методика измерения следующая:

Общий принцип сводится к замеру разницы потенциалов между реальной «землей» и предполагаемой точкой нулевого потенциала, то есть временным заземлением обесточенного проводника. Расстояние от «земли» до точки нулевого потенциала должно быть не менее 15–20 м.

К измерительному зонду присоединяется гибкий медный провод, сечение которого позволяет выполнять работы с таким напряжением. Второй конец проводника соединяется с измерительным прибором. Вторая клемма прибора соединяется с реальной «землей».

Измерение проводится минимум двумя работниками. Один находится у прибора, а второй набрасывает зонд на измеряемый проводник.

Точки замера определяются перед началом операции, значение методично фиксируется первым оператором на графике.

При переходе на иной участок, схема измерения разбирается, демонтируется временное заземление. Оборудование переносится на новое место, где монтируется снова, с учетом зоны проведения измерений.

Важно: Наведенное напряжение измеряется не для статистики. Графики с результатами сдаются в отдел обеспечения безопасности работ на электроустановках. На основании этих данных планируются мероприятия по защите персонала при проведении ремонтных работ или укладке новых линий электропередач.

Решения принимаются в случае, когда на проводниках и стальной обвязке (растяжки, бандажи, и прочее) остается напряжение выше 42 вольт.

Меры безопасности при определении наведенного напряжения

1. Персонал должен иметь группу электробезопасности не менее III, а руководитель работ не менее IV.
2. Желателен опыт работы по монтажу и обслуживанию линий молниезащиты и силовых линий.
3. Вокруг зоны проведения измерений организуется периметр безопасности.
4. В целях безопасности, нулевой кабель в измеряемой группе, принято считать находящимся под напряжением.
5. Начало и окончание работ оформляются документально.
6. Запрещается проводить измерения в условиях осадков, сильного тумана, недостаточной видимости, сильном ветре.
7. Если на измеряемом участке обнаруживается повреждения опоры, изолятора или высоковольтного кабеля, работы прекращаются до устранения проблемы.

Теоретические расчеты значения разности потенциалов

Бывают ситуации, когда наведенное напряжение на ВЛ измерить не получается. В этом случае производится расчет значений по исходным данным:

Типовая формула: E = M × L × I

• E — значение ЭДС на проводнике, подверженном влиянию наведенного поля;
• М — коэффициент индуктивного влияния (определяется по справочным материалам);
• L — длина, при которой проводники расположены параллельно;
• I — максимально возможный ток влияющего проводника или электроустановки.

Также можно рассчитать разность потенциалов от точки проведения работ до «земли». В формуле применяется уже полученное значение ЭДС:

U = E/2 + E×X/L

• U — разность потенциалов;
• E — значение ЭДС;
• X — расстояние от точки проведения работ до «земли»;
• L — длина, при которой проводники расположены параллельно.

Меры безопасности при работах на линии с наведенным напряжением

Если присутствует лишь статическое напряжение (что маловероятно), зона работ просто заземляется, желательно в двух точках.

При наличии напряжения, наведенного электромагнитным полем, меры безопасности более серьезные.

Важно: Это относится лишь к значениям, превышающим 42 вольта.

Как видно на иллюстрации, в зависимости от точки приложения заземления, мы просто смещаем место на проводнике, где наведенный потенциал будет нулевым.

При этом, перемещая точку приложения «земли», мы оказываем влияние на значения напряжения относительно заземлителя. Его величина линейно зависит от расстояния до нулевой точки.

Приложение заземлителей по краям линии с наведенным напряжением совершенно бессмысленно. Мы получаем такие же значения, как и без заземлителей.

Как бы не строилась система защиты с помощью любого количества заземлителей, пассивная линия все равно будет находиться под влиянием активных проводников либо электроустановок. Как в этом случае проводить работы:

1. Самый затратный способ — решить вопрос с отключением всех электроустановок и линий электропередач, расположенных параллельно. Работы выполняются максимально быстро, для снижения издержек.
2. Менее сложный, но все-таки проблемный вариант: разделение обслуживаемой линии на несколько коротких участков, не имеющих электрической связи между собой. Исходя из формулы расчета, мы знаем, что длина участка пропорционально влияет на величину наведенного напряжения.
3. И, наконец, оптимальный вариант: проведение работ под напряжением, либо со снятием напряжения, но с применением полноценных средств электрической защиты персонала. Это безопасно, но несколько ограничивает сотрудников в удобстве и скорости работы.

Наведение напряжения на домашних линиях электропроводки

Разумеется, речь не идет о значениях в сотни или тысячи вольт. Однако 40–60 вольт можно получить, а это уже опасно для жизни. Наверное, многие наблюдали блеклое свечение экономных ламп при выключенном освещении. Это признак наличия наведенного напряжения. Как правило, такие ситуации возникают при параллельной укладке линий питания розеточной сети и освещения.

При проведении работ опасаться нечего: вы все равно отключаете от вводного напряжения всю домашнюю сеть. А для локализации проблем вроде светящихся экономок, следует пересмотреть маршруты укладки проводов, и проверить рабочее заземление и зануление.

Видео по теме